新型耐高温固井增稠剂的研制

摘要

固井是石油开采过程非常重要的一个环节。近年来，随着油井深度不断增加，井底温度也越来越高，对固井水泥浆体系稳定性提出了更高要求。高温条件下，水泥浆颗粒运动加快，普通聚合物外加剂分子链倾向于解缠结作用，导致水泥浆稳定性下降，影响固井质量。因此为了保证高温固井质量，需要在水泥浆中加入高温稳定剂。
　　本文通过加入温敏增稠剂的方法来提高水泥浆高温稳定性。温敏增稠剂通过两步反应合成，第一步合成链端为氨基的温敏聚合物 NH2-PNIPA和NH2-P(NIPA-co-DMAA)，第二步进行接枝反应合成接枝共聚物PAA-g-PNIPA和PAA-g-P(NIPA-co-DMAA)。核磁和X射线光电子能谱表明甲醇相和水相两个反应体系均成功地合成了温敏聚合物，水相反应体系的实验结果和重复性更好。粘度测试表明合成的接枝共聚物在20~80℃温度范围内有非常明显的热增稠行为，不同参数对热增稠曲线的影响如下：聚合物浓度，侧链长度和NaCl浓度增加均能降低缔合温度，提高热增稠曲线的坡度和最高粘度；侧链中二甲基丙烯酰胺比例增加能提高缔合温度，降低热增稠曲线的坡度和最高粘度。
　　本文比较了侧链浊点与相应接枝共聚物缔合温度之间的关系,发现由于主链间静电斥力的存在，接枝共聚物的缔合温度通常高于侧链的浊点，侧链中二甲基丙烯酰胺比例越高，缔合温度和浊点的差值就越大。变温荧光测试表明接枝共聚物溶液中芘探针的I1/I3值随温度升高而降低，从微观角度表征了热缔合过程。
　　90℃常压养护条件下，添加了增稠剂PAA/PNIPA8的水泥浆有很好的沉降稳定性，静置2 h后的游离液含量可以忽略不计，水泥浆稠度始终保持在10~15 Bc。停机实验中，添加增稠剂PAA/PNIPA8的水泥浆在停机前后稠度非常一致，具有很好的停机稳定性。在140℃，70 MPa养护条件下，添加增稠剂PAA/PNIPA8的水泥浆稠化曲线线性良好，呈直角稠化，这表明增稠剂PAA/PNIPA8在高温条件下对水泥浆有很好的稳定作用。

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第一章 前言

第二章 文献综述

2.1 固井水泥浆及固井外加剂概述

2.2 固井水泥浆现存问题

2.3 热缔合聚合物

2.4 本文研究内容及思路

第三章 热增稠聚合物的制备和分析

3.1 实验原料和仪器

3.2 实验内容

3.3 分析与性能测定

第四章 结果和讨论

4.1 在甲醇中合成NH2-PNIPA

4.2 利用甲醇反应体系合成的NH2-PNIPA进行接枝反应

4.3 接枝共聚物的热增稠行为

4.4 在水溶液中合成NH2-PNIPA

4.5 利用水相反应体系合成的NH2-PNIPA进行接枝反应

4.6 在水溶液中合成NH2-P(NIPA-co-DMAA)

4.7 利用水相反应体系合成的NH2-P(NIPA-co-DMAA)进行接枝反应

4.8 接枝共聚物PAA-g-P(NIPA-co-DMAA)的热增稠行为

4.9 PAA-g-P(NIPA-co-DMAA)水溶液的变温荧光测试

4.10 接枝共聚物的应用性能

第五章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢